e用于多气象传感器的模拟前端集成电路设计

作     者：华文浩 张加宏 蒋相龙 张波 卢光林 

作者机构：南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心 南京信息工程大学集成电路学院 

出 版 物：《电子测量技术》 (Electronic Measurement Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0706[理学-大气科学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB3205902 2022YFB3205903) 

主　　题：模拟前端 线性稳压器 可编程增益放大器 逐次逼近型模数转换器 湿度测量电路 

摘      要：设计了一款适用于多气象传感器的模拟前端集成电路，主要包含LDO、可编程增益放大器、SAR ADC以及湿度测量电路。可编程增益放大器采用全差分轨对轨运放作为主体结构来抑制噪声，同时采用连续时间Auto-Zero校准技术来降低其输入失调电压。对于14 位SAR ADC，为降低DAC电容阵列的平均功耗和面积，设计了基于VCM-based 开关切换策略的分段式差分DAC电容阵列。最后基于湿度传感器电容值与矩形波频率之间关系的原理，设计了湿度测量电路，湿度测量电路频率误差为0.03%。该模拟前端电路基于华虹0.18 μm CMOS工艺，并通过Cadence Spectre软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证。后仿真结果表明，电路整体可以实现从输入模拟信号的放大，到最终输出数字码的功能，其有效数（ENOB）为11.40 bit，SINAD为70.37 dB，SNR为71.05 dB，SFDR为83.85 dBc，THD为-78.55 dB。